加拿大多伦多大学Edward H. Sargent教授团队认为CO₂无法转化为甲烷归因于CO中间体的弱吸附。为了调节吸附能，研究人员研究了金属支撑的单原子使二氧化碳氢化。作者设计了一种铜负载的铁单原子催化剂，它可以产生高速率的甲烷。DFT计算和原位拉曼光谱表明，铁原子吸引周围的中间体，并进行氢化生成甲烷。该催化剂是通过在铜表面组装铁酞菁，然后在电催化过程中原位形成单个铁原子来实现的。铜负载铁单原子催化剂的CO₂到甲烷法拉第效率（FE）为64%，部分电流密度为128 mA cm⁻²，而氮掺杂石墨烯为支撑材料的催化剂只能产生CO。在相同的电解质和偏压条件下，该催化剂活性比纯铜高32倍。该文章近日以题为“A metal-supported single-atom catalytic site enables carbon dioxide hydrogenation”发表在知名期刊Nature Communications上。